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目录1

绪论——金属材料的过去、现在和将来1

0.1　金属材料发展简史1

0.1.1　第一阶段——原始钢铁生产1

0.1.2　第二阶段——金属材料学科的基础1

0.1.3　第三阶段——微观组织理论大发展2

0.1.4　第四阶段——微观理论的深入研究2

0.2　现代金属材料2

0.3　金属材料的可持续发展与趋势4

习题与思考题6

第1篇　钢铁材料7

第1章　钢的合金化概论7

1.1　合金元素和铁的作用7

1.1.1　钢中的元素7

1.1.2　铁基二元相图8

1.1.3 合金元素对Fe-C相图的影响9

1.2.1　置换固溶体10

1.2　合金钢中的相组成10

1.2.2　间隙固溶体11

1.2.3　碳化物与氮化物11

1.2.4　金属间化合物15

1.3　合金元素在钢中的分布及偏聚15

1.3.1　合金元素在钢中的分布15

1.3.2　合金元素的偏聚16

1.4.1　合金钢的加热奥氏体化17

1.4　合金钢中的相变17

1.4.2　过冷合金奥氏体的分解19

1.4.3　合金钢的回火转变21

1.5　合金元素对钢强韧化的影响24

1.5.1　钢强化的形式及其机理24

1.5.2　合金钢强化的有效性26

1.5.3　合金元素对钢韧度的影响27

1.6　合金元素对钢工艺性的影响28

1.6.1　材料的热处理工艺性28

1.7.1　微量元素的作用35

1.7　微量元素在钢中的作用35

1.6.2　材料的成形加工性35

1.7.2　微合金钢中的合金元素36

1.8　金属材料的环境协调性设计38

1.8.1　通用合金与简单合金38

1.8.2　环境协调性合金的成分设计40

1.9　合金钢的分类与编号42

1.9.1　钢的分类42

1.9.2　合金钢的编号方法42

本章小结45

习题与思考题48

第2章　工程结构钢49

2.1　工程结构钢的基本要求49

2.1.1　足够的强度与韧性49

2.1.2 良好的焊接性和成形工艺性49

2.1.3 良好的耐腐蚀性50

2.2　低合金高强度结构钢的合金化50

2.2.1 合金元素对低合金高强度钢力学性能的影响50

2.2.2　合金元素对焊接性和耐大气腐蚀性的影响52

2.3　铁素体-珠光体钢53

2.4　微珠光体低合金高强度钢55

2.4.1　强化机理55

2.4.2　控制轧制和控制冷却技术55

2.4.3　微合金元素的作用56

2.5　针状铁素体钢57

2.6　低碳贝氏体和马氏体钢58

2.7　双相钢59

2.8　低合金高强度钢发展趋势60

本章小结61

习题与思考题61

第3章　机器零件用钢62

3.1　概述62

3.1.1　机器零件用结构钢的特点与合金化62

3.1.2　机器零件用结构钢的强度与脆性63

3.2　整体强化态钢64

3.2.1　调质钢64

3.2.2　微合金非调质钢67

3.2.3　弹簧钢71

3.2.4　滚动轴承钢73

3.2.5　低碳马氏体钢77

3.2.6　超高强度钢78

3.3　表面强化态钢82

3.3.1　合金渗碳钢83

3.3.2　氮化钢87

3.3.3　低淬透性钢88

3.4.1　钢的耐磨性及其影响因素89

3.4　耐磨钢89

3.4.2　高锰铸钢90

3.4.3　低合金耐磨钢及石墨钢91

3.5　零件材料选择基本原则与思路91

3.5.1　选择材料的基本原则92

3.5.2　选择材料的基本思路及方法93

本章小结95

习题与思考题97

4.1.1 工具钢成分与性能特点99

4.1　概述99

第4章　工模具钢99

4.1.2　工具钢基本性能及检测方法100

4.2　碳素钢及低合金工具钢101

4.2.1　碳素工具钢101

4.2.2　低合金工具钢101

4.3　高速钢103

4.3.1　高速钢的分类103

4.3.2　高速钢中合金元素的作用105

4.3.3　高速钢中的碳化物106

4.3.4　高速钢的热处理108

4.4　冷作模具钢113

4.4.1　碳素工具钢和低合金工具钢114

4.4.2　高铬和中铬模具钢114

4.4.3　基体钢117

4.5　热作模具钢117

4.5.1　热锤锻模钢118

4.5.2　热挤压模钢120

4.6.1　耐冲击用钢122

4.6　其他类型工具用钢122

4.5.3　压铸模钢122

4.6.2　冷轧辊用钢123

4.6.3　量具用钢124

4.6.4　塑料模具用钢125

4.6.5　硬质合金128

本章小结129

习题与思考题130

第5章　不锈钢131

5.1　概述131

5.1.1 金属腐蚀类型与提高耐腐蚀性的途径131

5.1.2　不锈钢的组织与分类132

5.2　影响不锈钢组织和性能的因素134

5.2.1 合金元素对钢组织和性能的影响134

5.2.2　腐蚀介质对钢耐蚀性的影响138

5.3　铁素体不锈钢138

5.3.2　铁素体不锈钢的脆性139

5.3.3　铁素体不锈钢的热处理139

5.3.1　常用铁索体不锈钢及特点139

5.4 马氏体不锈钢140

5.4.1　马氏体不锈钢的成分和组织特点141

5.4.2　马氏体不锈钢的热处理特点142

5.5　奥氏体不锈钢142

5.5.1　奥氏体不锈钢的成分特点143

5.5.2　奥氏体不锈钢的晶间腐蚀144

5.5.3　奥氏体不锈钢的热处理145

5.5.4　铬锰氮奥氏体不锈钢146

5.6.1　奥氏体-铁素体双相不锈钢147

5.6　双相不锈钢147

5.6.2　奥氏体-马氏体双相不锈钢148

本章小结148

习题与思考题149

第6章　耐热钢150

6.1　基本概念150

6.1.1　金属的抗氧化性150

6.1.2　钢的热强性152

6.2.1　珠光体热强钢155

6.2　热强钢155

6.1.3　耐热钢的合金化155

6.2.2　马氏体热强钢158

6.2.3　奥氏体型高温合金160

6.3　抗氧化钢161

本章小结163

习题与思考题163

7.1　铸铁的石墨化及影响因素164

7.1.1　铸铁的石墨化过程164

第7章　铸铁164

7.1.2　影响铸态组织的因素166

7.2　石墨的形成及生长机理168

7.2.1　灰口铸铁中片状石墨的生长方式168

7.2.2　球状石墨的形成过程169

7.2.3　蠕状石墨的形成过程170

7.3　灰铸铁171

7.3.1　灰铸铁组织特点171

7.3.2　灰铸铁性能及热处理173

7.4.1　球墨铸铁组织与性能174

7.4　球墨铸铁174

7.4.2　球墨铸铁的热处理176

7.5　蠕墨铸铁178

7.5.1　蠕墨铸铁的金相组织178

7.5.2　蠕墨铸铁性能特点及应用179

7.6　可锻铸铁181

7.7　特种性能铸铁182

7.7.1　耐热铸铁182

7.7.2　耐磨铸铁183

7.7.3　耐蚀铸铁184

本章小结185

习题与思考题185

第2篇　有色金属合金186

第8章　铝合金186

8.1　铝合金的热处理及时效强化186

8.1.1　铝合金的分类186

8.1.2　铝合金热处理强化特点187

8.1.3　影响时效强化的主要因素188

8.2.1 变形铝及铝合金牌号和表示方法189

8.2　变形铝合金189

8.2.2　防锈铝合金191

8.2.3　硬铝合金192

8.2.4　超硬铝合金193

8.2.5　锻铝合金194

8.2.6 变形铝合金的热处理及金相检验194

8.3　铸造铝合金195

8.3.1　铝硅及铝硅镁铸造合金195

8.3.2　其他铸造铝合金197

本章小结199

8.3.3　铸造铝合金的热处理199

习题与思考题200

第9章　铜合金201

9.1　黄铜201

9.1.1　黄铜的牌号及表示方法201

9.1.2　普通黄铜202

9.1.3　特殊黄铜204

9.1.4　黄铜的热处理206

9.2.1　青铜的牌号及表示方法207

9.2　青铜207

9.2.2　锡青铜208

9.2.3　铝青铜211

9.2.4　铍青铜213

本章小结214

习题与思考题214

第10章　钛合金215

10.1　钛合金的合金化原理215

10.1.1　钛的基本性质与合金化215

10.1.2　钛合金的相变特点216

10.1.3　钛合金的分类218

10.2　α钛合金219

10.3 α+β钛合金220

10.3.1　α+β钛合金合金化特点220

10.3.2　Ti-Al-V系合金（TC3、TC4、TC10）221

10.3.3　其他α+β钛合金222

10.4　β钛合金222

10.5.2 钛及钛合金的新发展和新应用223

10.5　钛及钛合金的发展与应用223

10.5.1　钛合金生产工艺的改善223

本章小结225

习题与思考题225

第11章　其他有色金属合金226

11.1　镁合金226

11.1.1　镁及镁合金的特性226

11.1.2　镁合金的成分、组织和性能227

11.1.3　变形镁合金组织和性能230

11.1.4　铸造镁合金的组织和性能232

11.1.5　镁合金的热处理234

11.1.6　镁合金的应用235

11.2　锌合金236

11.2.1　锌及锌合金的特性236

11.2.2　锌合金的组织和性能237

本章小结238

习题与思考题239

12.1.1　软磁合金240

12.1　磁性合金240

第3篇　新型金属材料240

第12章　金属功能材料240

12.1.2　硬磁合金243

12.2 电性合金245

12.2.1 电热合金245

12.2.2　超导材料247

12.3　形状记忆合金248

12.3.1　形状记忆原理248

12.3.2　常用形状记忆合金250

12.4　其他功能材料253

12.4.1　热膨胀合金253

12.4.2　减振合金254

12.4.3　储氢合金256

本章小结258

习题与思考题258

13.1　金属间化合物材料概述259

13.1.1　金属间化合物材料的性能特点259

第13章　金属间化合物结构材料259

13.1.2　金属间化合物结构材料发展历史260

13.2　金属间化合物的晶体结构261

13.2.1　面心立方有序衍生结构261

13.2.2　体心立方有序衍生结构261

13.2.3　密排六方有序衍生结构262

13.2.4　具有复杂晶体结构的金属间化合物263

13.3　常用金属间化合物材料及应用263

13.3.1 Ni-Al系金属间化合物合金263

13.3.2 Fe-Al系金属间化合物合金266

13.3.3 Ti-Al系金属间化合物合金267

本章小结270

习题与思考题270

第14章　金属基复合材料271

14.1　概述271

14.1.1　金属基复合材料的种类271

14.1.2 金属基复合材料的性能特点273

14.1.3 金属基复合材料的研究和应用274

14.2.1　金属基复合材料的强度275

14.2 金属基复合材料的强度和体系选择275

14.2.2　金属基复合材料的体系选择277

14.3　金属基复合材料的界面与控制279

14.3.1 金属基复合材料界面结合与界面类型280

14.3.2　金属基复合材料界面稳定性281

14.3.3 金属基复合材料界面浸润与界面反应控制282

14.4　金属基复合材料的制造工艺284

14.4.1　固态法284

14.4.2　液态法285

14.4.3　喷涂与喷射沉积法286

14.4.4　原位自生复合法287

14.5　金属基复合材料的性能288

14.5.1　纤维增强金属基复合材料288

14.5.2　短纤维及颗粒增强金属基复合材料290

本章小结291

习题与思考题292

符号说明293

参考文献294